內(nèi)燃機車煥發(fā)綠色生機

矯陽

內(nèi)燃機車如何煥發(fā)綠色生機？15日，中國中車首臺“寧東號”氫動力機車在中車大同電力機車有限公司（以下簡稱中車大同公司）下線。

氫燃料首次替換了內(nèi)燃機車動力。“這是全球氫燃料電池裝機功率最大的氫動力機車，也是我國首臺由內(nèi)燃機車改造而來的氫動力機車。”中車大同公司副總經(jīng)理、總工程師梁鎮(zhèn)中說。

隨著交通領(lǐng)域節(jié)能降碳的推進，以柴油為動力的老舊內(nèi)燃機車亟須新能源改造，經(jīng)比選多種新能源，中車大同公司選擇了氫能源。“氫能源是一種清潔、可再生的能源。采用氫能源為動力，運營成本較內(nèi)燃機車節(jié)省約50%。”梁鎮(zhèn)中說。

2021年，寧夏寧東鐵路有限公司提出將既有內(nèi)燃機車進行氫動力升級，并聯(lián)合中車大同公司等企業(yè)，共同成立“西創(chuàng)氫動力技術(shù)協(xié)作聯(lián)盟”，結(jié)合再造增材、新能源動力集成等技術(shù)，對傳統(tǒng)內(nèi)燃機車進行氫動力改造。

作為研發(fā)設(shè)計和制造方，中車大同公司技術(shù)團隊按照客戶的需求，采用了平臺化、模塊化設(shè)計。“通過兩年多研發(fā)，首臺‘寧東號氫動力機車能夠根據(jù)用戶需求，配置不同的牽引功率和續(xù)航能力。”梁鎮(zhèn)中說。

“‘寧東號搭載著全球軌道交通領(lǐng)域最大功率燃料電池系統(tǒng)，裝車功率高達800千瓦。通過動力系統(tǒng)模塊化配置，可滿足2000千瓦以下不同輪周功率需求。”中車大同公司技術(shù)中心研究院主任設(shè)計師霍肖偉說，“寧東號”采用的動力電池系統(tǒng)兼容鈦酸鋰、磷酸鐵鋰等電池類型，能夠根據(jù)運用工況、用戶經(jīng)濟性能需求靈活配置。機車同時具有最大容量270公斤的儲供氫系統(tǒng)，2小時內(nèi)即可完成一次加氫，最長可單機連續(xù)運行約190小時。

為確保運行安全可靠，“寧東號”氫動力機車設(shè)置了多重安全保障。

“氫燃料電池系統(tǒng)采用智能監(jiān)測、氫電隔離、機械互鎖等防護措施，動力電池則采用了防火隔熱和泄壓防爆設(shè)計，實現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測和分級保護。機車還設(shè)置了高標準的防火隔墻，實現(xiàn)了儲氫間與司機室、電氣間的氫電隔離。特別是儲氫間還擁有獨立的通風系統(tǒng)，能夠在5分鐘內(nèi)實現(xiàn)儲氫間空氣的整體置換。”霍肖偉說。

“寧東號”氫動力機車排出物只有水，完全實現(xiàn)了碳和污染物的零排放。同時，其運行靜音效果明顯，提升了司乘的舒適度。“相較傳統(tǒng)的內(nèi)燃機車，氫動力機車的氫燃料電池能量轉(zhuǎn)換效率大幅提高，同時可在制動時回饋吸收能量，實現(xiàn)機車的節(jié)能高效運行。”梁鎮(zhèn)中說。

專家表示，目前全國內(nèi)燃機車擁有量約為7800余臺，占鐵路機車擁有量的35.9％。“寧東號”氫動力機車通過對老舊內(nèi)燃機車關(guān)鍵部件進行改造修復(fù)，可替代目前90%以上的內(nèi)燃機車。同時，氫動力機車可實現(xiàn)無弓網(wǎng)運行，節(jié)約了用戶電氣化改造的建設(shè)成本。